引言

石油類(lèi)是一種組分復(fù)雜的有機(jī)混合物，主要含有各種烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴和烯烴及少量烴類(lèi)衍生物，主要來(lái)源于石油開(kāi)采、工業(yè)排放、生活污水以及各種漏油事故，是近岸海域的主要污染物之一，可作為判斷海域水質(zhì)污染的關(guān)鍵指標(biāo)。通常，石油類(lèi)在水環(huán)境中存在溶解、擴(kuò)散、乳化、沉降、吸附等形式，當(dāng)水中石油類(lèi)物質(zhì)超過(guò)0.1mg/L~0.4mg/L時(shí)，便會(huì)在水面上形成一層油膜，阻礙氧氣進(jìn)入水體，造成水體含氧量低，危害水中動(dòng)植物的生長(zhǎng)；當(dāng)含量超過(guò)3mg/L時(shí)，便會(huì)影響水體的自?xún)裟芰Γ瑢?duì)水環(huán)境造成不可修復(fù)的危害。此外，石油類(lèi)中環(huán)烴物質(zhì)具有潛在的生物毒性，當(dāng)海水中石油含量達(dá)到1mg/L時(shí)，會(huì)對(duì)敏感生物產(chǎn)生危害，如造成魚(yú)類(lèi)在早期發(fā)育階段出現(xiàn)顱面變形、心臟發(fā)育異常等畸變，加劇魚(yú)類(lèi)幼體的死亡。因此，加強(qiáng)對(duì)近岸海域中石油類(lèi)的檢測(cè)和監(jiān)測(cè)顯得尤為重要。

目前，我國(guó)已經(jīng)有多種石油類(lèi)測(cè)定方法，包括紅外分光光度法、氣相色譜法、重量法、紫外分光光度法、熒光分光光度法等。長(zhǎng)期以來(lái)相關(guān)國(guó)標(biāo)分析方法的選擇一直存在爭(zhēng)議，針對(duì)不同的水源，如海水、地表水、地下水、工業(yè)廢水、生活污水及其他污染源等，應(yīng)當(dāng)選擇合適的測(cè)定方法，才能保證檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的準(zhǔn)確性、可靠性。據(jù)2007年，國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局和標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布的《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范第4部分：海水分析》(GB17378.4-2007)，將熒光分光光度法(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“熒光法”)、紫外分光光度法(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“紫外法”)和重量法作為近海、入海河口等水體中油類(lèi)的測(cè)定方法。其中，采用熒光法和紫外法測(cè)定近岸海水中的石油類(lèi)，其原理、方法、步驟存在較多差異，導(dǎo)致方法間測(cè)定結(jié)果存在明顯差異，常常引起油監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超標(biāo)問(wèn)題的爭(zhēng)端。本文依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB17378.4-2007，采用紫外法和熒光法對(duì)海水中石油類(lèi)進(jìn)行測(cè)定，并對(duì)檢出限、精密度、準(zhǔn)確度等進(jìn)行了對(duì)比研究，研究結(jié)果有利于檢測(cè)行業(yè)從業(yè)人員進(jìn)行方法選擇。

1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1實(shí)驗(yàn)原理

熒光法：海水中油類(lèi)的芳烴組分，采用石油醚萃取后，在熒光分光光度計(jì)上，以310nm為激發(fā)波長(zhǎng)，測(cè)定360nm發(fā)射波長(zhǎng)的熒光強(qiáng)度，其相對(duì)熒光強(qiáng)度與石油醚中芳烴的濃度成正比。

紫外法：海水中油類(lèi)的芳烴組分，采用正己烷萃取后，在分光光度計(jì)上，在波長(zhǎng)225nm紫外光區(qū)有特征吸收，其吸收強(qiáng)度與芳烴含量成正比。

1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備及試劑配制

1.2.1儀器設(shè)備

熒光分光光度計(jì)；紫外雙光束可見(jiàn)分光光度計(jì)(UV-1800上海美析儀器有限公司)；分液漏斗振蕩儀；1L分液漏斗。

1.2.2試劑及配制

石油醚(色譜純，霍尼韋爾)；正己烷(優(yōu)級(jí)純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司)；硫酸(優(yōu)級(jí)純，西隴科學(xué)股份有限公司)；氫氧化鈉(優(yōu)級(jí)純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司)；氯化鈉(優(yōu)級(jí)純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司)；油標(biāo)準(zhǔn)溶液1000g/mL(GBW080913，中國(guó)海洋監(jiān)測(cè)中心)。

硫酸溶液(1+3)：在攪拌下將1體積硫酸緩慢加入3體積水中，混勻。

3.0%人工海水：向1L純水中加入30g氯化鈉，混勻。

油標(biāo)準(zhǔn)使用溶液(100mg/L)：移取5.0mL油標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000g/mL)于50mL容量瓶中，用石油醚定容至標(biāo)線(xiàn)，混勻。

油標(biāo)準(zhǔn)使用溶液(200mg/L)：移取10.0mL油標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000g/mL)于50mL容量瓶中，用正己烷定容至標(biāo)線(xiàn)，混勻。

1.3樣品的制備

熒光法：將經(jīng)5mL硫酸溶液(1+3)酸化的水樣約500mL全量轉(zhuǎn)入1L分液漏斗中，準(zhǔn)確加入10.0mL石油醚，放置于MMV-1000W分液漏斗振蕩儀上振蕩2min(注意放氣)，靜置分層，將水相放入原水樣瓶中，石油醚萃取液收集于20mL帶刻度比色管中。重復(fù)上述萃取步驟，合并兩次石油醚萃取液，用石油醚定容至標(biāo)線(xiàn)V0。測(cè)量水樣體積，減去硫酸溶液用量得水樣實(shí)際體積V。同時(shí)取500mL3.0%人工海水代替水樣，用與實(shí)際樣品相同的樣品前處理方法制備分析空白樣品。如果不能及時(shí)測(cè)定，應(yīng)將石油醚萃取液密封避光貯存于5℃左右的冰箱中，有效期20d。

紫外法：將石油醚萃取劑換為正己烷，其他步驟與熒光法一致。

1.4樣品的測(cè)定

熒光法：將1.3小節(jié)中制備的石油醚萃取液移入1cm石英測(cè)定池中，放置于熒光分光光度計(jì)上，設(shè)置310nm為激發(fā)波長(zhǎng)，測(cè)定360nm處的熒光強(qiáng)度Iw，并測(cè)定空白樣品的熒光強(qiáng)度Ib，由Iw-Ib計(jì)算得濃度C。

紫外法：將1.3小節(jié)中制備正己烷萃取液移入1cm石英測(cè)定池中，放置于紫外分光光度計(jì)上，以正己烷作參比，于波長(zhǎng)225nm處，測(cè)定樣品吸光值Aw，并測(cè)定空白樣品的吸光值Ab，由Aw-Ab計(jì)算得濃度C。

1.5標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的繪制

熒光法：分別移取0mL、0.1mL、0.2mL、0.3mL、0.4mL、0.5mL油標(biāo)準(zhǔn)使用溶液(100mg/L)于6個(gè)盛有少量石油醚的10mL容量瓶中，用石油醚定容，混勻得到標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)系列濃度。將系列各點(diǎn)從低濃度到高濃度依次移入1cm石英測(cè)定池中，以溶劑作參比測(cè)定360nm處的相對(duì)熒光強(qiáng)度Ii和I0，以Ii-I0為縱坐標(biāo)，相應(yīng)的濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)。

紫外法：分別移取0mL、0.25mL、0.50mL、0.75mL、1.00mL、1.25mL油標(biāo)準(zhǔn)使用溶液(200mg/L)于6個(gè)盛有少量正己烷的10mL容量瓶中，加正己烷稀釋至標(biāo)線(xiàn)，混勻。將系列各點(diǎn)從低濃度向高濃度依次移入1cm石英測(cè)定池中，以正己烷作參比，于225nm處測(cè)定吸光度Ai和Ao，以Ai-A0為縱坐標(biāo)，相應(yīng)的濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)。

1.6結(jié)果計(jì)算

樣品中油類(lèi)的質(zhì)量濃度，按照下面公式進(jìn)行計(jì)算：

2.結(jié)果與分析

2.1標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的繪制

按照配制的系列濃度從低到高依次測(cè)定，重復(fù)測(cè)定3次，熒光法的各標(biāo)準(zhǔn)濃度點(diǎn)及曲線(xiàn)信息如表1所示，紫外法的各標(biāo)準(zhǔn)濃度點(diǎn)及曲線(xiàn)信息如表2所示。兩種分析方法的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)相關(guān)系數(shù)r均≥0.999，滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)GB17378.4-2007的檢驗(yàn)要求。

2.2檢出限

分別量取約500mL的3.0%人工海水，移入10只1L分液漏斗中，加入5mL硫酸溶液(1+3)酸化，按照1.3和1.4的方法步驟進(jìn)行測(cè)定，平行測(cè)定10次，計(jì)算測(cè)定值的標(biāo)準(zhǔn)偏差，根據(jù)HJ168-2020附錄A，將測(cè)定結(jié)果換算成樣品含量，取標(biāo)準(zhǔn)偏差S的2.821倍數(shù)值作為方法檢出限。結(jié)果如表3所示，熒光法的方法檢出限為0.0004mg/L，優(yōu)于《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范第4部分：海水分析》(GB17378.4-2007/13.1)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值(檢出限0.001mg/L)。紫外法的方法檢出限為0.0030mg/L，優(yōu)于《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范第4部分：海水分析》(GB17378.4-2007/13.2)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值(檢出限0.0035mg/L)。可以看出，熒光法的檢出限明顯低于紫外法的檢出限，說(shuō)明熒光法更適合用于測(cè)定石油類(lèi)濃度較低的樣品，紫外法更適合用于測(cè)定石油類(lèi)濃度較高的樣品。

2.3精密度

分別對(duì)500mL空白水樣進(jìn)行加標(biāo)，熒光法的加標(biāo)濃度分別為0.020mg/L、0.040mg/L、0.200mg/L，記為標(biāo)液1、標(biāo)液2、標(biāo)液3，紫外法的加標(biāo)濃度分別為0.020mg/L、0.500mg/L、1.000mg/L，記為標(biāo)液1、標(biāo)液2、標(biāo)液3，按照1.3和1.4的方法步驟進(jìn)行測(cè)定，平行測(cè)定6次，分別計(jì)算熒光法和紫外法每個(gè)測(cè)定濃度的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD，根據(jù)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差判斷精密度。結(jié)果如表4所示，熒光法3個(gè)樣品的RSD分別是0.49%、0.20%、0.55%，紫外法3個(gè)樣品的RSD分別是3.99%、0.23%、0.13%，精密度良好，均在標(biāo)準(zhǔn)GB17378.4-2007的要求范圍內(nèi)，故均可用于海水中石油類(lèi)含量的測(cè)定。此外，可以看出，紫外法的低、中、高三個(gè)濃度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為3.99%＞0.23%＞0.13%，說(shuō)明紫外法的靈敏度較低。對(duì)于低濃度樣品(空白加標(biāo)0.020mg/L)，熒光法的RSD(0.49)明顯小于紫外法的RSD(3.99%)，說(shuō)明熒光法更適用于測(cè)定石油類(lèi)濃度較低的樣品，與上文有關(guān)結(jié)論一致。

2.4準(zhǔn)確度

在實(shí)際海水樣品中分別加入質(zhì)量濃度為0.040mg/L、0.100mg/L、0.160mg/L的標(biāo)準(zhǔn)樣品，按照1.3和1.4的方法步驟進(jìn)行測(cè)定，平行測(cè)定6次，計(jì)算測(cè)定樣品的平均值和加標(biāo)回收率，進(jìn)行判斷分析方法的準(zhǔn)確度。結(jié)果如表5所示，熒光法的實(shí)際樣品不同濃度的加標(biāo)回收率為95.1%~102.1%，RSD為1.27%~2.04%，紫外法的實(shí)際樣品不同濃度的加標(biāo)回收率為87.0%~95.4%，RSD為1.97%~3.21%，結(jié)果穩(wěn)定，且均在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)，故兩種測(cè)定方法的準(zhǔn)確度均符合分析要求?？梢钥闯?，對(duì)于同一個(gè)海水樣品，熒光法的RSD為1.61%，明顯低于紫外法的RSD(5.18%)，說(shuō)明熒光法的測(cè)定更為靈敏，更適合測(cè)定低石油類(lèi)含量較低的樣品，進(jìn)一步驗(yàn)證了上文結(jié)論。同時(shí)，熒光法的加標(biāo)回收率明顯高于紫外法的加標(biāo)回收率，說(shuō)明熒光法測(cè)定標(biāo)樣方法好于紫外法。

2.5實(shí)際樣品的測(cè)定

?用標(biāo)準(zhǔn)GB17378.4-2007中的熒光法和紫外法，按照1.3和1.4的方法步驟平行測(cè)定4次，分別計(jì)算回收率、標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差數(shù)。結(jié)果如表6所示，紫外法的樣品回收率為87.5%~96.1%，RSD為1.01%~4.09%，熒光法的樣品回收率為94.3%~97.9%，RSD為0.20%~2.74%，符合海水石油類(lèi)的分析要求。同時(shí)，相對(duì)于紫外法，熒光法的低濃度樣品回收率更小，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差更小，說(shuō)明測(cè)定結(jié)果更為準(zhǔn)確、穩(wěn)定，更適合于測(cè)定石油類(lèi)濃度較低的海水樣品。

文章來(lái)源：梁樹(shù)生，朱志雄．熒光法和紫外法測(cè)定海水中石油類(lèi)的對(duì)比研究[J]．廣東化工，2024，51(20)：16-19．